Mécanisme d'interaction entre un polymère conducteur et des gaz

[invite2dc47ec3]

Bonjour,

J'aimerais savoir si quelqu'un ici à une idée sur la nature de l'interaction suivante :

Un polymère conducteur, le polyethylènedioxythiophène (PEDOT) partiellement oxydé électrochimiquement accompagné d'un contre-ion sulfonique, et des vapeurs de plusieurs alcools (ethanol, 1-propanol, 1-butanol..). Ces interactions font varier la résistivité du polymère.

D'après moi il ne peut s'agir que de deux mécanismes : Soit un mécanisme d'interaction forte type RED/OX entre la fonction alcool et l'hétéroatome de soufre du motif EDOT, soit un mécanisme d'intéraction faible par modification du nuage électronique autours des chaines de PEDOT.

Même s'il s'agit sans doute d'un mélange de ces deux mécanismes, je pense que l'un deux est tout de même majoritaire, et je penche pour le second.

Si vous avez un avis sur la question, n'hésitez pas..!

Merci
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[Gramon]

est-ce que le contre ion sulfonique participe à la conductivité?

et comment est-ce que tu mesure la conductivité du polymère?

qu'est-ce qui ce passe si tu mets ton polymère dans l'eau?

[invite2dc47ec3]

Le contre ion participe dans une moindre mesure je pense, il est juste là pour assurer l'électroneutralité du polymère. Pour mesurer la conductivité j'utilise un ohmètre tout bête et méchant ! Les réponses du PEDOT à l'eau sont trop extrèmes pour être analysées alors j'évite de me mettre dans des situations d'humidités importantes.

Il y a un troisième effet que je n'ai pas mentioner : l'absorption d'un gaz peut sans doute provoquer des changements de morphologie du polymère : rapprochement ou eloignement des chaines, diminution du pi-stacking, etc.. ce qui provoque forcément des variations de résistivité (influence sur le saut inter-chaine).

[Gramon]

je pencherais aussi pour un phénomène d'interactions faibles, style adsorption.

est-ce que tu arrives à voire si c'est réversible?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2dc47ec3]

Oui c'est totalement réversible si la quantité de gaz injecté n'est pas trop importante. Avec certaines molécules comme l'eau ou l'ethanol, les variations sont très fortes très rapidement et c'est irréversible. Probablement un gonflement important du polymère et une restructuration par changement de morphologie. Il s'agit donc à mon avis plus d'absorption que d'adsorption.

Cepandant j'ai beaucoup de mal à comprendre comment ce mécanisme d'interactions faibles entre en jeux. Le simple fait d'approcher une densité électronique de la chaine de polymère conducteur suffit il à modifier de façon importante, sans réaction chimique, la conductivité ? Au départ je penchais pour un mécanisme red/ox mais au vu du caractère réversible rapide j'ai rapidement changé d'avis.

[Gramon]

si tu lis cela:

http://en.wikipedia.org/wiki/Conduct...l_conductivity

ils disent que:
"Although typically "doping" conductive polymers involves oxidizing or reducing the material, conductive organic polymers associated with a protic solvent may also be "self-doped.""

cherche la-dessus

sinon c'est quoi l'application, panneaux solaire, LED, pour écrans ?

[invite2dc47ec3]

Humm, il fait réference au doppage des polymères conducteurs organiques après synthèse je pense, qui impliquent en effet des procesus redox. Je peux même afirmer que mes films de polymère se dopent encore à l'air libre après synthèse par l'action du dioxygène. Mais une fois un état dopé stable atteint (delta = 1/3 à peu près), c'est terminé, plus de doppage !
De plus le polymère n'étant pas en solution, pas de problème en ce qui concerne le déplacement des contre-ions puisqu'ils ne bougent plus !

En ce qui concerne l'application c'est plutot pour de la détection.

Il est aussi possible que les molécules gazeuses interragissent avec le contre ion.. Enfin il y a tellement d'hypothèse..

Merci quand même !

[Gramon]

est-ce que tu peux mesurer d'autres chose sur ton polymère que la conductivité?

un truc intéressant ce serait de mesurer la densité de porteur de charge et la mobilité par exemple. (une mesure facile est par l'effet Hall si ton polymère est assez conducteur)

ça te permettrais de voire ce que tu changes avec tes expériences.

[invite2dc47ec3]

A part la conductivité ? Je ne sais pas trop..! L'effet Hall sert à mesurer des champs magnétiques non ?
Comment est ce que je pourrais relier l'effet Hall à la mobilité de mes ions ?

[HarleyApril]

l'effet Hall concerne les charges en mouvement (ici tes ions) dans un champ magnétique
pour plus de détail, je te conseille de poster en physique

cordialement

[Gramon]

Je parle d'une mesure qui permet de déduire le nombre de porteur de charge et la mobilité des porteurs de charge.

Globalement l'instrument mesure la conductivité sans champ magnétique et avec champ magnétique, le champ magnétique influence la conductivité de chaque électron (individuellement). Comme la conductivité est le produit du nombre de porteur de charge et de la mobilité de chaque porteur de charge, l'influence n'est pas la même s'il y a beaucoup de porteurs de charge ou peu. ça te permet donc de calculer le nombre de porteur de charge et leur mobilité.

Si tu lis l'anglais:
http://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Pauw_method

Si tu arrives à avoir un échantillon plat et homogène, ça me semble une bonne mesure de ses caractéristiques. Surtout que tu arrives à voire des effets comme le dopage.

[invite2dc47ec3]

D'accord je vois mieux de quoi il s'agit. Cependant, mon électrolyte ne se déplace pas, est ce dérangeant ?
Je veux dire que mon échantillon étant solide, il n'y a pas de mouvement de contre ion (C'est encore plus facile à comprendre quand on sait que mon contre ion est un polymère, le polystyrène sulfonate PSS). Donc je n'ai pas vraiment de mouvement des porteurs de charge. Les charges se déplacent sous forme de polarons et de bipolarons, il y a aussi une importante partie de la conduction qui se fait sous forme de hopping (saut interchaine). La technique que vous mentionnez fonctionnera quand même ? Aura-t-elle une utilité ?

[Gramon]

j'ai utilisé cette méthode pour caractériser des couches minces (ITO principalement), l'avantage est qu'elle permet de voire si une variation de la conductivité est plutôt due à une variation du nombre de porteurs ou de la mobilité des porteurs.

Je pense qu'elle est utilisable, mais je n'en suis pas sur, il faut pouvoir avoir des échantillons de 1cm sur 1 cm env. et je mettais de l'étain aux 4 coins. Après je ne sais pas si c'est intéressant pour toi de faire cela.